الحديد الاسفنجي
لمقدمة

اصبح
من الطبيعي جدا نجد مستلزمات حياة الانسان وجود اشياء كثيرة مصنعة من
الحديد وسبائكه ولغرض الحصول على الحديد يتم استخلاصه من خاماته اخذت
الشركات تبحث عن ايسر السبل واكثرها ملائمة مع طبيعة وسائل الانتاج والمواد
الاولية المتوفرة ..ولتوفر الغاز الطبيعي في مناطق عدة تم الاستفادة من
ذالك باختزال خامات الحديد وخاصة التي تكون مساميته عالية , ولضرورة زيادة
معرفة المهتمين بالمواد المعدنية ولتوفر بعض المعلومات عن مصانع الحديد
والصلب وجدت من الضروري بيان تلك المعلومات في هذا البحث المتواضع والذي
تكن مصادره المهمة مجلات دورية خاصة من مصانع الحديد والصلب في الوطن
العربي تم ادراج في فصول البحث مراحل انتاج الحديد الاسفنجي (الذي اخذت
تسميته من خاصية خاماته ) حيث اطلع الباحث موقعيا على مراحل الانتاج
والمعدات المستخدمة في مصنع الحديد والصلب في خور الزبير – محافظة البصرة
يتم تصنيع الحديد الاسفنجي بعدة طرق منها .. طريقة هايل في مصنع خور الزبير
طريقة مدركس في قطر وغيرها في الفصل الاخير تم عرض مخطط لمراحل الانتاج
لمصنع الحديد والصلب من منتجات المصنع الحديد الصناعي والانشائي بمختلف
اشكاله وبطاقة انتاجية عالية


الحديد وخاماته

الحديد ..
هو معدن صلب ذو خواص مغناطيسية يفقدها عند درجة حرارة 769م
له قابلية التوصيل الحراري والتوصيل الكهربائي ..
قابل للسحب والطرق
الحديد قابل للصدأ في الجو الرطب
رمزه الكيمياوي Feله تكافؤ ثنائي او ثلاثي
والصدأ أوكسيد الحديد المائي Fe2o3H2O
يتحد الحديد مع الكربون مكونا كربيد الحديد سمنتايت
سبائك الحديد مع الكربون تسمى الفولاذ (لاتتعدى نسبة
الكربون 1,7%اما اذا تعدى ذلك تسمى الحديد الزهر او الاهين )

خامات الحديد ترسبات معدنية او صخرية يتركز فيها الحديد تتكسر هذه الصخور
ويركز الحديد بواسطة افران يسمى المنتج حديد الغفل للحيد خامات عدة لكل منها مواصفات خاصة


اسم الخام الرمز نسبة الحديد اللون الملاحظات

ماجنتايت Fe3O4 45-70% رمادي داكن له خاصية مغناطيسية
همتايت Fe2O3 45-65% احمر داكن شوائب قليلة
ليمونيت Fe2O3H2O 25-50% بني مصفر فيها شوائب الفوسفور
السيديريت Fe2co3 20-40% رمادي يسمى كاربونات الحديد



تركيز خامات الحديد


بعد استتخراج خامات الحديد تجرى عدة عمليات اولية قبل ارسالها الى الافران للحصول
على الحديد الغفل منها :

1- التكسير..يتم تكسير الاحجار الى قطع صغيرة بواسطة كسارات مخروطية لتقليل حجمه لكي يتم التعامل معه بسهولة
2- الفرز ..يتم فرز الاحجار الكبيرة عن الاحجار الصغيرة بواسطة هزازات ..غرابيل خاصة
3- التحميص تحمص الخامات لغرض جعلها مسامية سهلة الاختزال وخالية من الشوائب
4- الغسل ..يغسل الخام بالماء للتخلص من الطين والاتربة
5- التركيز الكهرومغناطيسي ..لابعاد المواد الغير مغناطيسية منه
6- التلبيد >>للاستفادة من الغبار وارجاعه وتحويله الى قطع




الحديد الاسفنجي
وهو
الحديد المستخلص من خامات ذات مسامات عالية حيث يكسر الخام الى قطع صغيرة
ويكور على شكل كراة صغيرةقطرها 10-15ملم لزيادة المساحة السطحية
وتوضع
في افران (صهاريج عمودية )ويمرر عليها الغاز الطبيعي لاجراء عملية الاختزال
(تقليل نسبة الاكسجين )أي التخلص من الاكاسيد قبل ارسالها الى الافران
الكهربائية لغرض الصهر
تستخدم هذه الطريقة للاستفادةمن وجود الغاز
الطبيعي اولا ولــــــــوجود خاصية المسامية في خامات الحديد مما يجعلها
اكثر اقتصادية ومصانع الحديد والصلب في خور الزبير –بصرة شيدت من هذا النوع


طرق انتاج الحديد الاسفنجي

ان
هذه الطريقةالحديثة لانتاج الحديد اخذت مكانتها في صناعة الحديد والصلب
وذلك لارتفاع اسعار الكوك ووفرة الغاز الطبيعي في بعض المناطق من العالم
واخيرا تذبذب اسعار الخردة والتي يمكن للحديد الاسفنجي ان يحل محلها في
معظم الاحيان ، والحديد الاسفنجي يمكن
انتاجه اما بالفحم مباشرة او
باستخدام الغازات المختزلة ، وهذا النوع الاخير يشمل معظم الطرق المنتشرة
والتي تطورت في مجال انتاج الحديد الاسفنجي . ان انتاج الحديد الاسفنجي يتم
اختزاله بواسطة الغازات الطبيعية بعد تحويلها الى غاز اول اوكسيد الكربون
(Co ) وغاز الهيدروجين
(H2 ) ليتم الاختزال في الحالة الصلبة ، وبعدها
يتم نقل هذا الحديد الى افران الصهر حيث يمكن تحويله اما الى حديد الزهر ا
والى حديد الصلب 0ومصانع الحديد الاسفنجي بدأت اساسا كوحدات انتاجية صغيرة
نسبيا لانتاج الصلب حيث ينقل هذا الحديد ويشحن الى افران القوس الكهربائي
سواء بمفرد ه او مخلوطا بخردة الصلب فينصهر لينتج صلب سائل 0 وعادة يصب في
قوالب اوفي وحدات الصب المستمرالتي يعقبها وحدات درفلة لانتاج القطاعات
المختلفة وخاصة اسياخ التسليح ، وهذه المصانع تمتاز بحجمها الصغير اذا ما
قورنت بالمصانع التي تشمل
الافران العاليه ، ففي حين نجد ان مصانع
الحديد الاسفنجي اقتصاديه في انشائها وتشغيلها بطاقه انتاجية قدرتها نصف
مليون طن . نرى ان مصانع الافران العالية يجب ان طاقتها عدة ملايين من
الاطنان حتى تعمل في ظروف اقتصادية سليمة ان عدد طرق صناعة الحديد المباشر
كثيرة جدا وتتراوح في الحجم مابين عدةالاف من الاطنان في الطرق التجريبية
الى مليون طن في الطرق التجارية منها ما ينتج الحديد الاسفنجي ومنها ما
ينتج الفولاد او الحديد السائل
وتصنف طرق صناعة الحديد الاسفنجي حسب
الوقود المستخدم فهناك طرق غازية وطرق الوقود الصلب وفي بعض الاحيان تصنف
وفقا لتصاميم الافران المستخدمة في الانتاج كما يلي :
افران الفرشاة الثابتة كما في طريقة هايل الافران البرجية كما في طريقة مدركس
طريقة الفرشاة المائعة كما في طريقة اسوفير
طريقة الفرن الدوار كما في طريقة
اما
اهم طرق انتاج حديد الاختزال المباشر والتي اثبتت نجاحها اقتصاديا على
نطاق تجاري فهي مدركس ـ هايل ـ بيورفير ـ اس ال /ار ان واسورفير